Úvod
Optická vlna naráží na překážku nebo méně, aby se odchýlila od zákona lineárního šíření od geometrické optiky. Geometrická optika ukazuje, že světlo se šíří v jednotném prostředí a světlo se šíří v segmentech dvou prostředí v oblasti zákona odrazu a lomu. Světlo je však elektromagnetická vlna, a když paprsek světla prochází otvorem, jeho síla může kolísat v geometrické stínové zóně definované podle zákona lineárně a v geometrické oblasti osvětlení se objevují určité tmavé skvrny nebo tma. . Vlnění. Stručně řečeno, difrakční efekt způsobuje rozložení intenzity světla v prostoru za překážkou a rozložení intenzity světla dané geometrické optiky a rozlišuje rozložení intenzity světla, když se optická vlna volně šíří a difrakční světlo má reset. . Difrakce dělá vše v geometrickém stínu. Italský fyzik a astronom FM Grimali poprvé popisuje difrakční jev světla v 17. století poté, co o 150 let později francouzský fyzik A.-j. Fres ucho dříve v 19. století, tento jev .
Related Úvod
Optická vlna narazí na překážku nebo méně, aby se odchýlila od zákona geometrického optického šíření.
zahrnuje: difrakci jednoduchého seamage, kruhovou dírovou difrakci, kruhovou deskovou difrakci a Poisson Breakfrane
During the propagation process, when obstacles or small holes (narrow seam) It has the phenomenon that is left from the shadow of the tract to the obstacle. This phenomenon is called Light Diffraction .
The bright and dark stripes or aura generated during diffraction, called Diffraction pattern .
Aby bylo možné pozorovat difrakční jevy, je difrakční systém vždy konstruován z clony (označované jako přijímací clona) světelného zdroje, difrakční clony a přijímacího difrakčního vzoru. Pro usnadnění výzkumu je difrakční jev rozdělen do dvou kategorií podle velikosti vzájemných vzdáleností v difrakčním systému a třída se nazývá Fresnelova difrakce a další kategorie se nazývá Fu He Fee (J.Fraunhofer, 1787). - 1826) Difrakce. Takzvaná Fresnelova difrakce spočívá v tom, že vzdálenost mezi světelným zdrojem k difrakční obrazovce nebo vzdálenost k difrakční obrazovce není neomezená, nebo obojí není difrakční jev, který se vyskytuje nekonečně. Je vidět, že při Fresnelově difrakci není dopadající světlo nebo ohýbané světlo paralelní světlo, nebo obojí není paralelní světlo, jak je znázorněno na obrázcích 13-15 (a). Takzvané Fuhe poplatky jsou difrakce, kdy vzdálenost od zdroje světla k difrakční obrazovce a vzdálenost k difrakční obrazovce jsou nekonečné a došlo k difrakčnímu jevu. Je vidět, že světlo dopadající na světlo a světlo jakéhokoli bodu jakéhokoli bodu ohýbaného k přijímací cloně v ohybu ohybu Fuhe je paralelní světlo, jak je znázorněno na Obr. 13-15 (b). Podmínky Fu He Fee difrakce lze dosáhnout pomocí čočky v laboratoři. Umístěte zdroj světla na ohnisko spojky L1, světlo procházející z L1, to znamená dopadající světlo difrakčního otvoru, je paralelní světlo; přijímací clona se umístí na ohniskovou rovinu spojky L2 a poté dosáhne libovolného bodu na přijímací cloně. Ohybové světlo je také paralelní světlo.
Podmínky
Podmínky pro generování difrakce jsou: Vzhledem k tomu, že vlnová délka světla je velmi krátká, pouze několik mikronů, objekt je obvykle mnohem větší než on, takže když je světlo přeneseno do jedné dírky, štěrbiny a vlákna, může jasně vidět difrakci světla. Efekt je dobrý při ozáření monochromatickým světlem. Pokud se použije v barevném světle, je vidět difrakční vzor barevný.
Světelné charakteristiky
Pozorování a charakteristika difrakčních jevů světla. Difrakce je chování šíření společné všem vlnám. Difrakce, difrakce vodních vln, difrakce vodních vln v každodenním životě a rádiové vlny rádiových vln se vyskytují kdekoli a kdekoli, je snadné si to uvědomit. Difrakční jev viditelného světla však není pro lidi snadný, protože vlnová délka viditelného světla je velmi krátká a normální světelný zdroj je nekoherentní povrchový světelný zdroj. Při použití hromady silných světelných malých otvorů, kulatých sít, štěrbin, vláken, nožů, rovných špejlí bude na dostatečně vzdáleném stínítku jiný difrakční obrazec. V laboratoři, silný bod světla z uhlíkové obloukové lampy v minulosti, a héliový laser je široce používán jako zdroj světla pro zobrazení jevu difrakce a je přijat dobrý efekt (obr. 1). Difrakční jevy mají dva odlišné rysy:
1 paprsek je omezen na jednu část difrakční clony a intenzita difrakce na distální cloně se rozšiřuje ve směru.
2 If the light pores are so small, the beam is limited, the more diffuse is more diffuse. In theory, it indicates that the optical hole transverse line degree ρ and diffraction angle
δ θ is inverse-relating relationship
ρ δ θ ≈ λ .
When the light pore line is much larger than the optical wavelength λ , the diffraction effect is not obvious, approximately the linear propagation. When the light pores are gradually smaller, the diffraction effect is gradually clear, and a brightly distributed diffraction pattern is displayed in the distance. When the light pores are small to the same light wavelength, the diffraction effect is extremely significant, the diffraction range is filled the entire field of view, and the transition is a scattering situation.
Huye Sfagne, is approximate theory of derived diffraction, and Huygens Fresnel principles can be expressed as: percutaneous: wavefront σ Deman D σ , can be seen as a new vibration source (sub-wave), which issued a secondary wave; the disturbance of any P point in the wave field is the secondary of all waves to the point. Disturbance of disturbance (Figure 2).
Pokud je vlnové pole popsáno složenou amplitudou (včetně amplitudy a bitu), pokud sekundární rušení sekundární vlny dosáhne bodu pole D 堚 (P), celkové rušení bodu pole je
Amplituda a bit sekundárního rušení ve vzorci jsou určeny následujícími faktory:
- the differential area of the secondary wave source, the resonance of the secondary wave source itself,
- ─ sekundární zdroj vln vyzařující sférické vlny,
- faktor sklonu, který indikuje, že emise sekundární vlnoplochy má určitou směrovost.
Specifická forma světla
60 years later, GR Kilkhof starts from the Helmhouse equation of the fixed-state wave, using the Green formula in the vector field, KR 1 Approximately the meaning of the integral form of unsource-free space boundary value is exported to the meaning of the integral of the formula, and thereby refers to any closed surface of the actual point light source and the field point. σ can be used as a integral (wavefront), which is not necessarily equal. The above formula is called Fresnel - Kirhof diffraction integral formula, which is the same as the diffraction integration constructed by simple physical ideas, which is the same, only the former explicitly gives the tilt factor and The specific form of the proportional coefficient.
Obviously, Huygens Fresnel principle is not to solve the free spread of light, but to solve the diffraction field after the diffraction screen. To this end, the wavefront is included including the light hole surface σ o, the optical screen σ 1 and the infinity of the hemispherical surface σ 2 The closed face of three parts composed. Kirhof is further proposed (Fig. 4): σ 0 ( q ) Take the free wave field, σ The light field on the 1 surface takes 0, the contribution of the light field on the infinity distal, which is called 0, which is called the assumption of Kirkhof boundary conditions. The integral area in the Fresnel-Kirhof diffraction formula is limited to the light hole surface. The hypothesis of Kirhof border conditions seems to be more natural, but it is not strict. Light is electromagnetic wave, strict diffraction theory should be vector wave theory of high frequency electromagnetic field. The optical screen is the actual composition, and the interaction of the light and the screen material (conductor or dielectric) should be considered. As a result, the original light field on the well surface is disturbed, and the light field on the light screen is not turned off. 0. However, theory shows that the strict boundary conditions and the significant difference in field distribution given by Kirhof boundary conditions are limited to the range of regional wavelengths of region or photorecous edges. For optical waves, since its wavelength is often much smaller than the linearness of the light pores, the error generated by the Kilkhof boundary condition is not large. However, the diffraction of radio waves requires a stricter electromagnetic theory. Thus, the integral surface in the Fresnel-Kilhof diffraction integral formula is only more than the light field surface σ 0 of the light field is not equal to zero. The tilt factor, the diffraction integral simplification of the light pores and the reception range are simplified in the formula R 0 is the distance from the center of the diffraction screen to the field of the diffraction field, and the above formula is a practical formula for calculating the diffraction field.
Difrakční systém a funkce difrakční obrazovky
It can be seen from the diffraction integration (shaft) formula, the integral nucleus of various diffraction screens, the diffraction field is different The distribution is different from two aspects of the shape and size of the pupil function 堚 0 ( q ) or light field is not equal to zero. The variety of obstacles (screens) that may result in optical wave diffraction are varied, and anything that changes the reconstancy distribution on the wavefront, collectively referred to as diffraction screen. The diffraction screen can be a reflective or transmitter such as a class of intermediate openings such as circular holes, a torque hole, a single selection, a small ball, filament, ink point, particle, etc., and reflective shine. The grating, the transmissive black and white grating, the Fresnel tape, and the sinusoid grating may be a film of the scene, an image, a digital character, and the like, which may also be a lens prism. Class locked diffraction screen.
is bound by a diffraction screen, and the entire diffractive system is divided into two parts (Fig. 5). The frontcourt is the lighting space, full of illumination optical waves; the backed field is diffraction space, full of diffraction light waves. The wave type of illumination light wave is generally relatively simple, commonly used spherical waves or plane waves, these two typical waves, etc., the equal surfaces of the two typical waves are coincident, belonging to a uniform wave, and there is no bright dark pattern that appears due to light strong undulation in its wave field. . The diffraction wave is more complicated. It is not a simple a beam wave or a planar wave, and the corresponding surface and the like are generally not coincident, which is a non-uniform wave, and there is often a diffractive pattern formed in the wavefield. Three field distributions are paid in the diffraction system analysis. First, the incident field 堚 1 ( x , y ) on the left side of the diffraction screen is an incident light wavelength array function; the second is the transmitted field on the right side of the diffraction screen 2 ( x , Y ), of course, can also be a reflective field, which is a diffraction field wave array function; the third is the light forward propagating to reach the light on the receiving screen. Field function 堚 ( x ', y '). It is a diffraction screen for a diffraction screen, and a basic proposed method of derived problems is the basic proposal of the diffraction problem. It is also the basic propagation of light propagation problems. The theoretical basis is Huyez Philippine. The principle of NEUR. It can be seen that in essentially, the optical wave diffraction is a wave array transformation.
Typ difrakce
štěrbinová difrakce
Monochromatické světlo vyzařované laserem je ozařováno na štěrbinu, a když se štěrbina postupně zmenšuje, Jaký je jev, který se objevuje na světelné obrazovce?
Když je štěrbina široká, šířka štěrbiny je mnohem větší než vlnová délka světla a jev difrakce je extrémně nevýslovný a světlo se šíří v linii a vytváří na stínítku jasnou čáru se šířkou paty; Šířka švu je úzká a když se světelná vlna porovná se světelnou vlnou, světlo je zřetelně odchýleno od směru šíření přímky a světlo je poměrně široké a jsou zobrazeny difrakční pruhy mezi tmavou a tmavou . Menší šev je menší. Čím větší je difrakční rozsah, tím širší je difrakční proužek. Ale jas je stále temnější.
test: Pomocí kurzorového posuvného měřítka můžete upravit minimální vzdálenost, kterou lze rozeznat pouhým okem, a poté se podle tohoto švu podívat na zdroj světla.
Difrakce malých otvorů
Když je poloměr apertury velký, světlo se šíří přímočaře, čímž se získá jasný světelný kruhový bod na obrazovce pro výpočet stejné velikosti; zmenšit díru Poloměr, obraz inverzního světelného zdroje vypočítaný lineárně, tj. zobrazením malého otvoru; pokračuje ve zmenšování poloměru otvoru a na obrazovce se zobrazuje kruhová difrakce kruhové difrakce světla.
Aplikace difrakce
Světelná difrakce určuje rozlišení optického přístroje. Významnou roli v rozptylu a difrakci světla hraje také velké množství suspendovaných částic v plynu nebo kapalině. V moderní optické nebo dokonce moderní fyzice a vědě a technice se difrakce světla široce používá. Aplikace difrakce lze obecně shrnout do následujících pěti aspektů:
1 difrakce pro spektrální analýzu. Jako je difrakční mřížkový spektrometr.
2 difrakce pro strukturální analýzu. Difrakční obrazec má poměrně citlivý "zesilovací" účinek na jemnou strukturu, takže se používá k analýze struktury, jako je rentgenová struktura.
3 difrakční zobrazování. V systému zobrazování koherentním světlem jsou zavedeny dva koncepty difrakčního zobrazování, čímž se rozvíjejí techniky prostorového filtrování a optického zpracování informací. Rozlišuje se rozptýlení zobrazovacího přístroje.
4 difrakce a reprodukce vlnoplochy. Toto je důležitý krok v principu holografie.
K měření struktury krystalu lze použít 5X difrakci světla, což je důležitá metoda pro stanovení krystalové struktury.